Το 1875, το Διεθνές Γραφείο Βαρών και Μετρών ιδρύθηκε από το Metric Conference, σκοπός του ήταν να δημιουργήσει ενιαίο σύστημαμετρήσεις που θα έβρισκαν εφαρμογή σε όλο τον κόσμο. Αποφασίστηκε να ληφθεί ως βάση το μετρικό σύστημα, που εμφανίστηκε κατά τη Γαλλική Επανάσταση και βασιζόταν στο μέτρο και το κιλό. Αργότερα εγκρίθηκαν τα πρότυπα του μετρητή και του κιλού. Με την πάροδο του χρόνου, το σύστημα των μονάδων μέτρησης έχει εξελιχθεί και σήμερα έχει επτά βασικές μονάδες μέτρησης. Το 1960, αυτό το σύστημα μονάδων έλαβε τη σύγχρονη ονομασία International System of Units (SI System) (Systeme Internatinal d "Unites (SI)). Το σύστημα SI δεν είναι στατικό· αναπτύσσεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που επιβάλλονται σήμερα μετρήσεις στην επιστήμη και την τεχνολογία.
Βασικές μονάδες μέτρησης του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων
Ο ορισμός όλων των βοηθητικών μονάδων στο σύστημα SI βασίζεται σε επτά βασικές μονάδες μέτρησης. Τα κύρια φυσικά μεγέθη στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) είναι: μήκος ($l$); μάζα ($m$); χρόνος ($t$); δύναμη ηλεκτρικό ρεύμα($I$); Θερμοκρασία Kelvin (θερμοδυναμική θερμοκρασία) ($T$); ποσότητα ουσίας ($\nu $); φωτεινή ένταση ($I_v$).
Οι βασικές μονάδες στο σύστημα SI είναι οι μονάδες των προαναφερόμενων ποσοτήτων:
\[\left=m;;\ \left=kg;;\ \left=s;\ \left=A;;\ \left=K;;\ \ \left[\nu \right]=mol;;\ \left=cd\ (candela).\]
Πρότυπα βασικών μονάδων μέτρησης στο SI
Ας παρουσιάσουμε τους ορισμούς των προτύπων των βασικών μονάδων μέτρησης όπως γίνονται στο σύστημα SI.
Μέτρο (m)είναι το μήκος της διαδρομής που διανύει το φως στο κενό σε χρόνο ίσο με $\frac(1)(299792458)$ s.
Τυπική μάζα για SIείναι ένα βάρος σε σχήμα ευθύγραμμου κυλίνδρου, του οποίου το ύψος και η διάμετρος είναι 39 mm, που αποτελείται από ένα κράμα πλατίνας και ιριδίου βάρους 1 kg.
Ένα δευτερόλεπτο (α)ονομάζεται χρονικό διάστημα που ισούται με 9192631779 περιόδους ακτινοβολίας, το οποίο αντιστοιχεί στη μετάβαση μεταξύ δύο υπερλεπτών επιπέδων της θεμελιώδους κατάστασης του ατόμου καισίου (133).
Ένα αμπέρ (Α)- αυτή είναι η ένταση του ρεύματος που διέρχεται σε δύο ευθύγραμμους απείρως λεπτούς και μακρούς αγωγούς που βρίσκονται σε απόσταση 1 μέτρου, που βρίσκονται σε κενό, παράγοντας τη δύναμη Ampere (η δύναμη αλληλεπίδρασης των αγωγών) ίση με $2\cdot (10)^( -7)N$ για κάθε μέτρο αγωγού.
Ένα Κέλβιν (Κ)- αυτή είναι η θερμοδυναμική θερμοκρασία ίση με $\frac(1)(273,16)$ μέρος της θερμοκρασίας τριπλού σημείου του νερού.
Ένας τυφλοπόντικας (τυφλοπόντικας)- αυτή είναι η ποσότητα μιας ουσίας που έχει τον ίδιο αριθμό ατόμων με 0,012 kg άνθρακα (12).
Ένα καντέλα (cd)ίση με την ένταση του φωτός που εκπέμπεται από μια μονόχρωμη πηγή με συχνότητα $540\cdot (10)^(12)$Hz με ενεργειακή δύναμη προς την κατεύθυνση της ακτινοβολίας $\frac(1)(683)\frac(W) (μέσος όρος).$
Η επιστήμη αναπτύσσεται, η τεχνολογία μέτρησης βελτιώνεται και οι ορισμοί των μονάδων μέτρησης αναθεωρούνται. Όσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια της μέτρησης, τόσο μεγαλύτερες είναι οι απαιτήσεις για τον προσδιορισμό των μονάδων μέτρησης.
Ποσότητες που προέρχονται από SI
Όλες οι άλλες ποσότητες θεωρούνται στο σύστημα SI ως παράγωγα των βασικών. Οι μονάδες μέτρησης των παραγόμενων μεγεθών ορίζονται ως το αποτέλεσμα του γινομένου (λαμβάνοντας υπόψη τον βαθμό) των βασικών. Ας δώσουμε παραδείγματα παραγόμενων μεγεθών και των μονάδων τους στο σύστημα SI.
Το σύστημα SI έχει επίσης αδιάστατες ποσότητες, για παράδειγμα, συντελεστή ανάκλασης ή σχετική διηλεκτρική σταθερά. Αυτές οι ποσότητες έχουν διάσταση μία.
Το σύστημα SI περιλαμβάνει παράγωγες μονάδες με ειδικά ονόματα. Αυτά τα ονόματα είναι συμπαγείς μορφές αναπαράστασης συνδυασμών βασικών ποσοτήτων. Ας δώσουμε παραδείγματα μονάδων SI που έχουν κατάλληλα ονόματα(Πίνακας 2).
Κάθε ποσότητα SI έχει μόνο μία μονάδα, αλλά η ίδια μονάδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαφορετικές ποσότητες. Το Joule είναι μια μονάδα μέτρησης για την ποσότητα θερμότητας και εργασίας.
Σύστημα SI, μονάδες μέτρησης πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια
Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων έχει ένα σύνολο προθεμάτων για μονάδες μέτρησης που χρησιμοποιούνται εάν οι αριθμητικές τιμές των εν λόγω ποσοτήτων είναι σημαντικά μεγαλύτερες ή μικρότερες από τη μονάδα του συστήματος που χρησιμοποιείται χωρίς το πρόθεμα. Αυτά τα προθέματα χρησιμοποιούνται με οποιεσδήποτε μονάδες μέτρησης στο σύστημα SI και είναι δεκαδικά.
Ας δώσουμε παραδείγματα τέτοιων προθεμάτων (Πίνακας 3).
Κατά τη γραφή, το πρόθεμα και το όνομα της μονάδας γράφονται μαζί, έτσι ώστε το πρόθεμα και η μονάδα μέτρησης να σχηματίζουν ένα ενιαίο σύμβολο.
Σημειώστε ότι η μονάδα μάζας στο σύστημα SI (κιλό) είχε ιστορικά ήδη ένα πρόθεμα. Τα δεκαδικά πολλαπλάσια και τα υποπολλαπλάσια του κιλού λαμβάνονται συνδέοντας το πρόθεμα με το γραμμάριο.
Μη συστημικές μονάδες
Το σύστημα SI είναι καθολικό και βολικό στη διεθνή επικοινωνία. Σχεδόν όλες οι μονάδες που δεν περιλαμβάνονται στο σύστημα SI μπορούν να οριστούν χρησιμοποιώντας όρους SI. Η χρήση του συστήματος SI προτιμάται στην εκπαίδευση των Φυσικών Επιστημών. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες ποσότητες που δεν περιλαμβάνονται στο SI, αλλά χρησιμοποιούνται ευρέως. Έτσι, μονάδες χρόνου όπως λεπτό, ώρα, ημέρα αποτελούν μέρος του πολιτισμού. Ορισμένες μονάδες χρησιμοποιούνται για ιστορικούς λόγους. Όταν χρησιμοποιείτε μονάδες που δεν ανήκουν στο σύστημα SI, είναι απαραίτητο να υποδείξετε πώς μετατρέπονται σε μονάδες SI. Ένα παράδειγμα μονάδων δίνεται στον Πίνακα 4.
Είναι απαραίτητο να ελέγξετε την ποιότητα της μετάφρασης και να φέρετε το άρθρο σε συμμόρφωση με τους στυλιστικούς κανόνες της Wikipedia. Μπορείτε να βοηθήσετε... Wikipedia
Αυτό το άρθρο ή ενότητα χρειάζεται αναθεώρηση. Βελτιώστε το άρθρο σύμφωνα με τους κανόνες για τη σύνταξη άρθρων. Φυσική... Βικιπαίδεια
Η φυσική ποσότητα είναι ποσοτικό χαρακτηριστικόένα αντικείμενο ή φαινόμενο στη φυσική ή το αποτέλεσμα μιας μέτρησης. Το μέγεθος μιας φυσικής ποσότητας είναι ο ποσοτικός προσδιορισμός μιας φυσικής ποσότητας που είναι εγγενής σε ένα συγκεκριμένο υλικό αντικείμενο, σύστημα, ... ... Wikipedia
Αυτός ο όρος έχει άλλες έννοιες, βλέπε Photon (έννοιες). Σύμβολο φωτονίου: μερικές φορές... Wikipedia
Αυτός ο όρος έχει άλλες έννοιες, βλέπε Γεννημένος. Max Born Max Born ... Wikipedia
Παραδείγματα διαφόρων φυσικών φαινομένων Φυσική (από την αρχαία ελληνική φύσις ... Wikipedia
Σύμβολο φωτονίου: μερικές φορές εκπέμπονται φωτόνια σε μια συνεκτική δέσμη λέιζερ. Σύνθεση: Οικογένεια ... Wikipedia
Αυτός ο όρος έχει άλλες έννοιες, βλέπε Mass (έννοιες). Διάσταση μάζας M SI μονάδες kg ... Wikipedia
Ο πυρηνικός αντιδραστήρας CROCUS είναι μια συσκευή στην οποία μια ελεγχόμενη αλυσίδα πυρηνική αντίδραση, που συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας. Πρώτα πυρηνικός αντιδραστήραςκατασκευάστηκε και κυκλοφόρησε τον Δεκέμβριο του 1942 στη ... Wikipedia
Βιβλία
- Υδραυλική. Εγχειρίδιο και εργαστήριο για το ακαδημαϊκό πτυχίο, V.A Kudinov Το εγχειρίδιο περιγράφει τις βασικές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των υγρών, ζητήματα υδροστατικής και υδροδυναμικής, παρέχει τα βασικά της θεωρίας της υδροδυναμικής ομοιότητας και της μαθηματικής μοντελοποίησης.
- Υδραυλικά 4η έκδ., μτφρ. και επιπλέον Εγχειρίδιο και εργαστήριο για το ακαδημαϊκό πτυχίο, Eduard Mikhailovich Kartashov. Το εγχειρίδιο περιγράφει τις βασικές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των υγρών, ζητήματα υδροστατικής και υδροδυναμικής, παρέχει τα βασικά της θεωρίας της υδροδυναμικής ομοιότητας και τη μαθηματική μοντελοποίηση...
Φυσικό μέγεθοςκάλεσε φυσική ιδιοκτησίαυλικό αντικείμενο, διαδικασία, φυσικό φαινόμενο, που χαρακτηρίζεται ποσοτικά.
Αξία φυσικής ποσότηταςεκφράζεται με έναν ή περισσότερους αριθμούς που χαρακτηρίζουν αυτό το φυσικό μέγεθος, υποδεικνύοντας τη μονάδα μέτρησης.
Το μέγεθος μιας φυσικής ποσότηταςείναι οι τιμές των αριθμών που εμφανίζονται στην τιμή μιας φυσικής ποσότητας.
Μονάδες μέτρησης φυσικών μεγεθών.
Μονάδα μέτρησης φυσικής ποσότηταςείναι μια ποσότητα σταθερού μεγέθους στην οποία αποδίδεται μια αριθμητική τιμή ίση με ένα. Χρησιμοποιείται για την ποσοτική έκφραση φυσικών μεγεθών ομοιογενών με αυτό. Ένα σύστημα μονάδων φυσικών μεγεθών είναι ένα σύνολο βασικών και παράγωγων μονάδων που βασίζονται σε ένα ορισμένο σύστημα ποσοτήτων.
Μόνο λίγα συστήματα μονάδων έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, πολλές χώρες χρησιμοποιούν το μετρικό σύστημα.
Βασικές μονάδες.
Μετρήστε μια φυσική ποσότητα -σημαίνει να το συγκρίνεις με μια άλλη παρόμοια φυσική ποσότητα που λαμβάνεται ως μονάδα.
Το μήκος ενός αντικειμένου συγκρίνεται με μια μονάδα μήκους, η μάζα ενός σώματος με μια μονάδα βάρους κ.λπ. Αλλά εάν ένας ερευνητής μετρήσει το μήκος σε φάσεις και ένας άλλος σε πόδια, θα είναι δύσκολο για αυτόν να συγκρίνουν τις δύο τιμές. Επομένως, όλα τα φυσικά μεγέθη σε όλο τον κόσμο μετρώνται συνήθως στις ίδιες μονάδες. Το 1963, υιοθετήθηκε το Διεθνές Σύστημα Μονάδων SI (System international - SI).
Για κάθε φυσικό μέγεθος στο σύστημα μονάδων πρέπει να παρέχεται αντίστοιχη μονάδα μέτρησης. Πρότυπο μονάδες μέτρησηςείναι η φυσική του εφαρμογή.
Το πρότυπο μήκους είναι μέτρο- την απόσταση μεταξύ δύο πινελιών που εφαρμόζονται σε μια ειδικά διαμορφωμένη ράβδο από κράμα πλατίνας και ιριδίου.
Πρότυπο φοράχρησιμεύει ως διάρκεια οποιασδήποτε διαδικασίας που επαναλαμβάνεται τακτικά, για την οποία επιλέγεται η κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο: η Γη κάνει μία περιστροφή το χρόνο. Αλλά η μονάδα χρόνου δεν λαμβάνεται ως έτος, αλλά δεύτερος.
Ανά μονάδα ταχύτηταπάρτε την ταχύτητα μιας τέτοιας στολής ευθύγραμμη κίνηση, στην οποία το σώμα κινείται 1 m σε 1 s.
Χρησιμοποιείται ξεχωριστή μονάδα μέτρησης για το εμβαδόν, τον όγκο, το μήκος κ.λπ. Κάθε μονάδα προσδιορίζεται κατά την επιλογή ενός συγκεκριμένου προτύπου. Αλλά το σύστημα των μονάδων είναι πολύ πιο βολικό εάν μόνο μερικές μονάδες επιλέγονται ως κύριες και οι υπόλοιπες καθορίζονται μέσω των κύριων. Για παράδειγμα, εάν η μονάδα μήκους είναι μέτρο, τότε η μονάδα εμβαδού θα είναι τετραγωνικό μέτρο, τόμος - κυβικό μέτρο, ταχύτητα - μέτρο ανά δευτερόλεπτο κ.λπ.
Βασικές μονάδεςΤα φυσικά μεγέθη στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) είναι: μέτρο (m), χιλιόγραμμο (kg), δευτερόλεπτο (s), αμπέρ (Α), kelvin (K), καντέλα (cd) και mole (mol).
|
Βασικές μονάδες SI |
|||
|
Μέγεθος |
Μονάδα |
Ονομασία |
|
|
Ονομα |
ρωσικός |
διεθνής |
|
|
Ισχύς ηλεκτρικού ρεύματος |
|||
|
Θερμοδυναμική θερμοκρασία |
|||
|
Η δύναμη του φωτός |
|||
|
Ποσότητα ουσίας |
|||
Υπάρχουν επίσης παράγωγες μονάδες SI που έχουν τα δικά τους ονόματα:
|
Παράγωγες μονάδες SI με τα δικά τους ονόματα |
||||
|
Μονάδα |
Παράγωγη έκφραση μονάδας |
|||
|
Μέγεθος |
Ονομα |
Ονομασία |
Μέσω άλλων μονάδων SI |
Μέσω βασικών και συμπληρωματικών μονάδων SI |
|
Πίεση |
m -1 ChkgChs -2 |
|||
|
Ενέργεια, εργασία, ποσότητα θερμότητας |
m 2 ChkgChs -2 |
|||
|
Δύναμη, ροή ενέργειας |
m 2 ChkgChs -3 |
|||
|
Ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας, ηλεκτρικό φορτίο |
||||
|
Ηλεκτρική τάση, ηλεκτρικό δυναμικό |
m 2 ChkgChs -3 ChA -1 |
|||
|
Ηλεκτρική χωρητικότητα |
m -2 Chkg -1 Ch 4 Ch 2 |
|||
|
m 2 ChkgChs -3 ChA -2 |
||||
|
Ηλεκτρική αγωγιμότητα |
m -2 Chkg -1 Ch 3 Ch 2 |
|||
|
Μαγνητική ροή επαγωγής |
m 2 ChkgChs -2 ChA -1 |
|||
|
Μαγνητική επαγωγή |
kgHs -2 ΗΑ -1 |
|||
|
Επαγωγή |
m 2 ChkgChs -2 ChA -2 |
|||
|
Φωτεινή ροή |
||||
|
Φωτισμός |
m 2 ChkdChsr |
|||
|
Δραστηριότητα ραδιενεργών πηγών |
μπεκερέλ |
|||
|
Απορροφημένη δόση ακτινοβολίας |
||||
ΚΑΙμετρήσεις. Για να ληφθεί μια ακριβής, αντικειμενική και εύκολα αναπαραγώγιμη περιγραφή ενός φυσικού μεγέθους, χρησιμοποιούνται μετρήσεις. Χωρίς μετρήσεις, ένα φυσικό μέγεθος δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ποσοτικά. Ορισμοί όπως «χαμηλή» ή «υψηλή» πίεση, «χαμηλή» ή «υψηλή» θερμοκρασία αντικατοπτρίζουν μόνο υποκειμενικές απόψεις και δεν περιέχουν συγκρίσεις με τιμές αναφοράς. Κατά τη μέτρηση ενός φυσικού μεγέθους, του αποδίδεται μια ορισμένη αριθμητική τιμή.
Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας όργανα μέτρησης.Υπάρχει αρκετά μεγάλο αριθμόόργανα και συσκευές μέτρησης, από τα πιο απλά έως τα πιο σύνθετα. Για παράδειγμα, το μήκος μετριέται με χάρακα ή μεζούρα, η θερμοκρασία με θερμόμετρο, το πλάτος με δαγκάνες.
Τα όργανα μέτρησης ταξινομούνται: με τη μέθοδο παρουσίασης πληροφοριών (εμφάνιση ή εγγραφή), με τη μέθοδο μέτρησης (άμεση δράση και σύγκριση), με τη μορφή παρουσίασης των ενδείξεων (αναλογική και ψηφιακή) κ.λπ.
Οι ακόλουθες παράμετροι είναι χαρακτηριστικές για τα όργανα μέτρησης:
Εύρος μέτρησης- το εύρος τιμών της μετρούμενης ποσότητας για την οποία έχει σχεδιαστεί η συσκευή κατά την κανονική λειτουργία της (με δεδομένη ακρίβεια μέτρησης).
Όριο ευαισθησίας- η ελάχιστη (κατώφλι) τιμή της μετρούμενης τιμής, που διακρίνεται από τη συσκευή.
Ευαισθησία- συνδέει την τιμή της μετρούμενης παραμέτρου και την αντίστοιχη αλλαγή στις ενδείξεις του οργάνου.
Ακρίβεια- την ικανότητα της συσκευής να υποδεικνύει την πραγματική τιμή του μετρούμενου δείκτη.
Σταθερότητα- την ικανότητα της συσκευής να διατηρεί μια δεδομένη ακρίβεια μέτρησης για ορισμένο χρόνο μετά τη βαθμονόμηση.
Ζώντας στο χρόνο, δεν ξέρουμε χρόνο
Έτσι δεν καταλαβαίνουμε τον εαυτό μας
Τέτοια εποχή όμως γεννηθήκαμε;
Τι θα μας πει ο χρόνος: «Φύγε»!
Και πώς αναγνωρίζουμε τι σημαίνει ο χρόνος μας;
Και τι μέλλον κρύβει η εποχή μας;
Αλλά ο χρόνος είμαστε εμείς! Κανένας άλλος!
Είμαστε μαζί σας!Π. Φλέμινγκ
Μεταξύ των πολυάριθμων φυσικών μεγεθών, υπάρχουν βασικά μέσω των οποίων όλα τα άλλα εκφράζονται χρησιμοποιώντας ορισμένες ποσοτικές σχέσεις. αυτό - μήκος, χρόνο και μάζα. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτές τις ποσότητες και τις μονάδες μέτρησής τους.
1. ΜΗΚΟΣ. ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΝ
Μήκος
–
μέτρο για τη μέτρηση της απόστασης
. Χαρακτηρίζει την επέκταση στο χώρο. Προσπάθειες για υποκειμενικές μετρήσεις μήκους σημειώθηκαν πριν από περισσότερα από 4.000 χρόνια: τον 3ο αιώνα στην Κίνα, εφευρέθηκε μια συσκευή μέτρησης αποστάσεων: ένα ελαφρύ καροτσάκι είχε ένα σύστημα γραναζιών συνδεδεμένο με έναν τροχό και ένα τύμπανο. Κάθε λι (576 μ.) σημαδεύτηκε από τον χτύπημα ενός τυμπάνου. Με αυτή την εφεύρεση ο υπουργός Πέι Σιούδημιούργησε έναν «Περιφερειακό Άτλαντα» σε 18 φύλλα και μεγάλο χάρτηΚίνα στο μετάξι, που ήταν τόσο μεγάλο που ήταν δύσκολο για ένα άτομο να το ξετυλίξει.
Υπάρχουν ενδιαφέροντα γεγονόταμετρήσεις μήκους. Έτσι, για παράδειγμα, οι ναυτικοί μέτρησαν την πορεία τους σωλήνες
, δηλαδή η απόσταση που διανύει το πλοίο κατά τη διάρκεια του χρόνου που χρειάζεται ο ναύτης για να καπνίσει μια πίπα. Στην Ισπανία υπήρχε παρόμοια μονάδα πούρο
και στην Ιαπωνία - πέταλο αλόγου
(μια ψάθινη σόλα που αντικατέστησε ένα πέταλο). Υπήρχαν επίσης βήματα
(μεταξύ των αρχαίων Ρωμαίων), και arshins
(~71 cm) και το άνοιγμα (~18 cm). Επομένως, η ασάφεια των αποτελεσμάτων των μετρήσεων έδειξε την ανάγκη εισαγωγής μιας συνεπούς μονάδας. Πραγματικά, ίντσα
(2,54 εκ. καταχωρήθηκε ως μήκος αντίχειρας, από το ρήμα "inch") και πόδι
(30 cm, όπως το μήκος του ποδιού από το αγγλικό "πόδι" - πόδι) ήταν δύσκολο να συγκριθεί.
Εικ.1. Το μέτρο ως πρότυπο μήκους από το 1889 έως το 1960
Από το 1889 έως το 1960, το ένα δέκατο εκατομμυριοστό της απόστασης που μετρήθηκε κατά μήκος του μεσημβρινού του Παρισιού από τον Βόρειο Πόλο μέχρι τον ισημερινό χρησιμοποιήθηκε ως μονάδα μήκους - μέτρο
(από το ελληνικό μέτρο - μέτρο) (Εικ. 1).
Μια ράβδος από κράμα πλατίνας-υριαδίου χρησιμοποιήθηκε ως πρότυπο μήκους που αποθηκεύτηκε στις Σεβρές, κοντά στο Παρίσι. Μέχρι το 1983, ένα μέτρο θεωρούνταν ίσο με 1650763,73 μήκη κύματος της πορτοκαλί φασματικής γραμμής που εκπέμπεται από μια λάμπα κρυπτών.
Η ανακάλυψη του λέιζερ (το 1960 στις ΗΠΑ) κατέστησε δυνατή τη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός με μεγαλύτερο βαθμό ακρίβειας (?с=299.792.458 m/s) σε σύγκριση με τον λαμπτήρα κρυπτών.
Μέτρο
– μονάδα μήκους ίση με την απόσταση που διανύει το φως στο κενό στο χρόνο; 99.792.458 σελ.
Το εύρος μέτρησης του μεγέθους των αντικειμένων στη φύση φαίνεται στο σχήμα 2.
Εικ.2. Εύρος μέτρησης του μεγέθους των αντικειμένων στη φύση
Μέθοδοι μέτρησης αποστάσεων. Για τη μέτρηση σχετικά μικρών αποστάσεων και μεγεθών σωμάτων, χρησιμοποιείται μεζούρα, χάρακας ή μετρητής. Εάν οι μετρούμενοι όγκοι είναι μικροί και απαιτείται μεγαλύτερη ακρίβεια, τότε οι μετρήσεις πραγματοποιούνται με μικρόμετρο ή παχύμετρο. Κατά τη μέτρηση μεγάλων αποστάσεων, χρησιμοποιούνται διαφορετικές μέθοδοι: τριγωνισμός, ραντάρ. Για παράδειγμα, η απόσταση από οποιοδήποτε αστέρι ή φεγγάρι μετράται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο τριγωνισμός (Εικ. 3).
Εικ.3. Μέθοδος τριγωνοποίησης
Γνωρίζοντας τη βάση – απόσταση μεγάλοανάμεσα σε δύο τηλεσκόπια που βρίσκονται στα σημεία Α και Β στη Γη, και τις γωνίες α1Και α2, κάτω από την οποία κατευθύνονται προς τη Σελήνη, μπορείτε να βρείτε τις αποστάσεις AC και BC:
Κατά τον προσδιορισμό της απόστασης από ένα αστέρι, η διάμετρος της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση (Εικ. 4).
Εικ.4. Προσδιορισμός της απόστασης από ένα αστέρι
Επί του παρόντος, η απόσταση των πλανητών που βρίσκονται πιο κοντά στη Γη μετράται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εύρος λέιζερ . Μια δέσμη λέιζερ που αποστέλλεται, για παράδειγμα, προς τη Σελήνη ανακλάται και, επιστρέφοντας στη Γη, λαμβάνεται από ένα φωτοκύτταρο (Εικ. 5).
Ρύζι. 5. Μέτρηση αποστάσεων με χρήση ακτίνας λέιζερ
Μετρώντας το χρονικό διάστημα t0 μετά το οποίο επιστρέφει η ανακλώμενη δέσμη και γνωρίζοντας την ταχύτητα του φωτός «c», μπορείτε να βρείτε την απόσταση από τον πλανήτη: .
Για να μετρήσετε μικρές αποστάσεις χρησιμοποιώντας ένα συμβατικό μικροσκόπιο, μπορείτε να διαιρέσετε ένα μέτρο σε ένα εκατομμύριο μέρη και να πάρετε μικρόμετρο, ή μικρόν. Ωστόσο, είναι αδύνατο να συνεχιστεί η διαίρεση με αυτόν τον τρόπο, καθώς τα αντικείμενα των οποίων οι διαστάσεις είναι μικρότερες από 0,5 μικρά δεν μπορούν να φανούν με κανονικό μικροσκόπιο.
Εικ.6. Μια φωτογραφία μικροσκοπίου ιόντων ατόμων άνθρακα σε γραφίτη
Μικροσκόπιο ιόντων (Εικ. 6) καθιστά δυνατή τη μέτρηση της διαμέτρου ατόμων και μορίων της τάξης των 10~10 m. Η απόσταση μεταξύ των ατόμων είναι 1,5-10~10m. Ο ενδοατομικός χώρος είναι πρακτικά κενός, με έναν μικροσκοπικό πυρήνα στο κέντρο του ατόμου. Παρατηρώντας τη διασπορά σωματιδίων υψηλής ενέργειας καθώς περνούν μέσα από ένα στρώμα ύλης καθιστά δυνατή την ανίχνευση του υλικού στο μέγεθός του ατομικούς πυρήνες(10–15μ).
2. ΧΡΟΝΟΣ. ΜΕΤΡΗΣΗ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΧΡΟΝΙΚΩΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΩΝ
Ο χρόνος είναι ένα μέτρο μέτρησης διαφορετικών χρονικών περιόδων
. Είναι ένα μέτρο της ταχύτητας με την οποία συμβαίνει οποιαδήποτε αλλαγή, δηλ. ένα μέτρο της ταχύτητας των γεγονότων. Η μέτρηση του χρόνου βασίζεται σε περιοδικές, επαναλαμβανόμενες κυκλικές διεργασίες.
Πιστεύεται ότι το πρώτο ρολόι ήταν γνώμων
, εφευρέθηκε στην Κίνα στα τέλη του 16ου αιώνα. Ο χρόνος μετρήθηκε από το μήκος και την κατεύθυνση της σκιάς από έναν κατακόρυφο πόλο (γνώμονα) που φωτίζεται από τον ήλιο. Αυτή η σκιώδης ένδειξη χρησίμευε ως το πρώτο ρολόι.
Έχει παρατηρηθεί από καιρό ότι τα αστρονομικά φαινόμενα έχουν τη μεγαλύτερη σταθερότητα και επαναληψιμότητα. Η μέρα δίνει τη θέση της στη νύχτα και οι εποχές εναλλάσσονται τακτικά. Όλα αυτά τα φαινόμενα συνδέονται με την κίνηση του Ήλιου στην ουράνια σφαίρα. Το ημερολόγιο δημιουργήθηκε με βάση τους.
Η μέτρηση σύντομων χρονικών περιόδων (περίπου 1 ώρα) παρέμεινε εδώ και πολύ καιρό ένα δύσκολο έργο, το οποίο ο Ολλανδός επιστήμονας αντιμετώπισε έξοχα Κρίστιαν Χάιγκενς(Εικ. 7).
Εικ.7. Κρίστιαν Χάιγκενς
Το 1656 σχεδίασε ένα ρολόι με εκκρεμές, οι ταλαντώσεις του οποίου στηρίζονταν από ένα βάρος και το σφάλμα του ήταν 10 δευτερόλεπτα την ημέρα. Όμως, παρά τη συνεχή βελτίωση των ρολογιών και την αυξανόμενη ακρίβεια της μέτρησης του χρόνου, το δεύτερο (που ορίζεται ως 1/86400 της ημέρας) δεν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως σταθερό πρότυπο χρόνου. Αυτό εξηγείται από μια μικρή επιβράδυνση της ταχύτητας περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της και μια αντίστοιχη αύξηση στην περίοδο της περιστροφής, δηλ. διάρκεια της ημέρας.
Η απόκτηση ενός σταθερού προτύπου χρόνου αποδείχθηκε ότι ήταν δυνατή ως αποτέλεσμα της μελέτης των φασμάτων εκπομπής διαφορετικών ατόμων και μορίων, γεγονός που κατέστησε δυνατή τη μέτρηση του χρόνου με μοναδική ακρίβεια. Η περίοδος των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων που εκπέμπονται από τα άτομα μετράται με σχετικό σφάλμαπερίπου 10–10 δευτ. (Εικ. 8).
Εικ.8. Εύρος μέτρησης χρόνου για αντικείμενα στο Σύμπαν
Το 1967, εισήχθη ένα νέο πρότυπο δεύτερο. Ένα δευτερόλεπτο είναι μια μονάδα χρόνου ίση με 9.192.631.770 περιόδους ακτινοβολίας από το ισότοπο του ατόμου καισίου - 133.
Η ακτινοβολία καισίου-133 αναπαράγεται και μετράται εύκολα σε εργαστηριακές συνθήκες. Το σφάλμα τέτοιων «ατομικών ρολογιών» ανά έτος είναι 3*10-7 δευτερόλεπτα.
Για τη μέτρηση μεγαλύτερης χρονικής περιόδου, χρησιμοποιείται διαφορετικό είδος περιοδικότητας. Πολυάριθμες μελέτες ραδιενεργών (που διασπώνται με την πάροδο του χρόνου) ισοτόπων έχουν δείξει ότι ο χρόνος κατά τον οποίο ο αριθμός τους μειώνεται κατά 2 φορές (μισή ζωή),είναι σταθερή τιμή. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος ημιζωής σας επιτρέπει να επιλέξετε τη χρονική κλίμακα.
Η επιλογή του ισοτόπου για τη μέτρηση του χρόνου εξαρτάται από το κατά προσέγγιση χρονικό διάστημα που μετράται. Ο χρόνος ημιζωής πρέπει να είναι ανάλογος με το αναμενόμενο χρονικό διάστημα (Πίνακας 1).
Πίνακας 1
Χρόνος ημιζωής ορισμένων ισοτόπων
Στην αρχαιολογική έρευνα, το πιο συχνά μετρούμενο είναι το ισότοπο άνθρακα 14C, το οποίο έχει χρόνο ημιζωής 5.730 χρόνια. Η ηλικία του αρχαίου χειρογράφου υπολογίζεται στα 5730 χρόνια, αν η περιεκτικότητα σε 14C σε αυτό είναι 2 φορές μικρότερη από το πρωτότυπο (που είναι γνωστό). Όταν η περιεκτικότητα σε 14C μειώνεται κατά 4 φορές σε σύγκριση με την αρχική, η ηλικία του αντικειμένου είναι πολλαπλάσιο των δύο ημιζωών, δηλαδή ίση με 11.460 χρόνια. Για τη μέτρηση ακόμη μεγαλύτερων χρονικών περιόδων, χρησιμοποιούνται άλλα ραδιενεργά ισότοπα που έχουν μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής. Το ισότοπο ουρανίου 238U (χρόνος ημιζωής 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια) μετατρέπεται σε μόλυβδο ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης. Η σύγκριση της περιεκτικότητας σε ουράνιο και μόλυβδο στα πετρώματα και το νερό των ωκεανών κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό της κατά προσέγγιση ηλικίας της Γης, η οποία είναι περίπου 5,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
3. ΒΑΡΟΣ
Αν το μήκος και ο χρόνος είναι θεμελιώδη χαρακτηριστικά του χρόνου και του χώρου, τότε η μάζα είναι θεμελιώδες χαρακτηριστικό της ύλης. Όλα τα σώματα έχουν μάζα: στερεό, υγρό, αέριο. διαφορετικού μεγέθους (από 10–30 έως 1050 kg), που φαίνεται στο Σχ. 9.
Εικ.9. Εύρος μέτρησης της μάζας των αντικειμένων στο Σύμπαν
Η μάζα χαρακτηρίζει τις ίσες ιδιότητες της ύλης.
Ένα άτομο θυμάται τη μάζα των σωμάτων σε διάφορες καταστάσεις: όταν αγοράζει είδη παντοπωλείου, σε αθλητικούς αγώνες, κατασκευές... - σε όλους τους τύπους δραστηριοτήτων υπάρχει λόγος να ρωτήσεις για τη μάζα ενός συγκεκριμένου σώματος. Η μάζα δεν είναι λιγότερο μυστηριώδης ποσότητα από τον χρόνο. Το πρότυπο μάζας 1 kg, από το 1884, είναι ένας κύλινδρος πλατίνας-ιριδίου που αποθηκεύεται στο Διεθνές Επιμελητήριο Βαρών και Μετρών κοντά στο Παρίσι. Τα εθνικά επιμελητήρια σταθμών και μέτρων διαθέτουν αντίγραφα ενός τέτοιου προτύπου.
Ένα κιλό είναι μια μονάδα μάζας ίση με τη μάζα του διεθνούς τυπικού χιλιογράμμου.
Χιλιόγραμμο
(από γαλλικές λέξειςκιλό – χίλια και γραμμάρια – μικρό μέτρο). Ένα κιλό είναι περίπου ίσο με τη μάζα του 1 λίτρου καθαρό νερόστους 15 0 C.
Η εργασία με ένα πραγματικό πρότυπο μάζας απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή, από το άγγιγμα της λαβίδας και ακόμη και την πρόσκρουση ατμοσφαιρικός αέραςμπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή της μάζας του προτύπου. Ο προσδιορισμός της μάζας των αντικειμένων που έχουν όγκο ανάλογο με τον όγκο του προτύπου μάζας μπορεί να πραγματοποιηθεί με σχετικό σφάλμα της τάξης των 10–9 kg.
4. ΦΥΣΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ
Τα φυσικά όργανα χρησιμοποιούνται για τη διεξαγωγή διαφόρων τύπων ερευνών και πειραμάτων. Καθώς η φυσική αναπτύχθηκε, βελτιώθηκε και έγινε πιο περίπλοκη (βλ. Εφαρμογή
).
Μερικά φυσικά όργανα είναι πολύ απλά, για παράδειγμα, ένας χάρακας (Εικ. 10), ένα βαρίδι (ένα βάρος που κρέμεται σε ένα νήμα) που σας επιτρέπει να ελέγξετε την κατακόρυφοτητα των κατασκευών, ένα επίπεδο, ένα θερμόμετρο, ένα χρονόμετρο, ένα ρεύμα πηγή; ηλεκτροκινητήρας, ρελέ κ.λπ.
Εικ. 10. Κυβερνήτης
Τα επιστημονικά πειράματα χρησιμοποιούν συχνά πολύπλοκα όργανα και εγκαταστάσεις, τα οποία έχουν βελτιωθεί και γίνονται πιο περίπλοκα καθώς η επιστήμη και η τεχνολογία αναπτύσσονται. Έτσι, για να μελετήσουν τις ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων που συνθέτουν μια ουσία, χρησιμοποιούν επιταχυντές - τεράστιες, πολύπλοκες εγκαταστάσεις εξοπλισμένες με πολλά διαφορετικά όργανα μέτρησης και καταγραφής. Στους επιταχυντές, τα σωματίδια επιταχύνονται σε τεράστιες ταχύτητες, κοντά στην ταχύτητα του φωτός, και γίνονται «βλήματα» βομβαρδίζοντας ύλη τοποθετημένη σε ειδικούς θαλάμους. Τα φαινόμενα που συμβαίνουν σε αυτή την περίπτωση μας επιτρέπουν να βγάλουμε συμπεράσματα σχετικά με τη δομή των ατομικών πυρήνων και των στοιχειωδών σωματιδίων. Μεγάλος επιταχυντής που δημιουργήθηκε το 1957 VΗ πόλη Dubna κοντά στη Μόσχα έχει διάμετρο 72 m και ο επιταχυντής στην πόλη Serpukhov έχει διάμετρο 6 km (Εικόνα 11).
Εικ. 11. Επιταχυντής
Κατά την εκτέλεση αστρονομικών παρατηρήσεων, χρησιμοποιούνται διάφορα όργανα. Το κύριο αστρονομικό όργανο είναι το τηλεσκόπιο. Σας επιτρέπει να πάρετε μια εικόνα του ήλιου, της σελήνης, των πλανητών.
5. ΜΕΤΡΙΚΟ ΔΙΕΘΝΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΟΝΑΔΩΝ "SI"
Μετρούν τα πάντα: οι γιατροί καθορίζουν τη θερμοκρασία του σώματος, την ικανότητα των πνευμόνων, το ύψος και τον σφυγμό των ασθενών. Οι πωλητές ζυγίζουν τα προϊόντα, μετρούν μέτρα υφάσματος. οι ράφτες παίρνουν μετρήσεις από fashionistas. Οι μουσικοί διατηρούν αυστηρά τον ρυθμό και το ρυθμό, μετρώντας μπάρες. Οι φαρμακοποιοί ζυγίζουν τις σκόνες και μετρούν την απαιτούμενη ποσότητα φαρμάκου σε φιάλες. οι καθηγητές φυσικής αγωγής δεν αποχωρίζονται τη μεζούρα και το χρονόμετρο, καθορίζοντας τα εξαιρετικά αθλητικά επιτεύγματα των μαθητών... Όλοι οι κάτοικοι του πλανήτη μετρούν, εκτιμούν, αξιολογούν, συγκρίνουν, μετρούν, διακρίνουν, μετρούν, μετρούν και μετρούν, μετρούν, μετρούν ...
Καθένας από εμάς, χωρίς αμφιβολία, γνωρίζει ότι πριν μετρήσουμε, πρέπει να καθορίσουμε «τη μονάδα με την οποία θα συγκρίνετε τη μετρούμενη απόσταση, ή χρονική περίοδο ή μάζα».
Ένα άλλο πράγμα είναι ξεκάθαρο: όλος ο κόσμος πρέπει να συμφωνήσει για τις μονάδες, διαφορετικά θα προκύψει αδιανόητη σύγχυση. Στα παιχνίδια, είναι επίσης πιθανές παρεξηγήσεις: το βήμα ενός ατόμου είναι πολύ πιο σύντομο, ενός άλλου είναι μεγαλύτερο (Παράδειγμα: «Θα πάρουμε μια ποινή από επτά βήματα»). Οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο προτιμούν να εργάζονται με ένα συνεπές και λογικά συνεπές σύστημα μονάδων μέτρησης. Στη Γενική Διάσκεψη Βαρών και Μετρών το 1960, επετεύχθη συμφωνία για το διεθνές σύστημα μονάδων - .Systems International d "Unit"s (συντομογραφία "SI units"). Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει επτά βασικές μονάδες
μέτρησης και όλες τις άλλες μονάδες μέτρησης παράγωγα
προέρχονται από τα βασικά πολλαπλασιάζοντας ή διαιρώντας μια μονάδα με μια άλλη χωρίς αριθμητικές μετατροπές (Πίνακας 2).
Πίνακας 2
Βασικές μονάδες μέτρησης "SI"
Το διεθνές σύστημα μονάδων είναι μετρικός . Αυτό σημαίνει ότι τα πολλαπλάσια και τα υποπολλαπλάσια σχηματίζονται πάντα από τα βασικά με τον ίδιο τρόπο: πολλαπλασιάζοντας ή διαιρώντας με το 10. Αυτό είναι βολικό, ειδικά όταν γράφουμε πολύ μεγάλους και πολύ μικρούς αριθμούς. Για παράδειγμα, η απόσταση από τη Γη στον Ήλιο, περίπου ίση με 150.000.000 km, μπορεί να γραφτεί ως εξής: 1,5 * 100.000.000 km. Τώρα ας αντικαταστήσουμε τον αριθμό 100.000.000 με 108. Έτσι, η απόσταση από τον Ήλιο γράφεται ως:
1,5 * 10 8 km = l,5 * 10 8 * 10 3 M = l,5 * 10 8 + 3 m = l,5 * 10 11 m.
Άλλο ένα παράδειγμα.
Η διάμετρος ενός μορίου υδρογόνου είναι 0,00000002 cm.
Αριθμός 0.00000002 = 2/100.000.000 = 2/10 8. Για την πολλαπλότητα, ο αριθμός 1/10 8 γράφεται με τη μορφή 10 –8. Άρα, η διάμετρος ενός μορίου υδρογόνου είναι 2*10 –8 cm.
Αλλά ανάλογα με το εύρος μέτρησης, είναι βολικό να χρησιμοποιείτε μονάδες που είναι μεγαλύτερες ή μικρότερες σε μέγεθος. Αυτοί πολλαπλάσια
Και lobar
οι μονάδες διαφέρουν από τις βασικές κατά τάξεις μεγέθους. Το όνομα της κύριας ποσότητας είναι η ρίζα της λέξης και το πρόθεμα χαρακτηρίζει την αντίστοιχη διαφορά κατά σειρά.
Για παράδειγμα, το πρόθεμα "kilo-" σημαίνει την εισαγωγή μιας μονάδας χίλιες φορές (3 τάξεις μεγέθους) μεγαλύτερη από τη βασική: 1 km = 10 3 m.
Ο Πίνακας 3 δείχνει προθέματα για το σχηματισμό πολλαπλών και υποπολλαπλάσιων.
Πίνακας 3
Προθέματα για σχηματισμό δεκαδικών πολλαπλασίων και υποπολλαπλασίων
Βαθμός |
Πρόθεμα |
Σύμβολο |
Παραδείγματα |
Βαθμός |
Πρόθεμα |
Σύμβολο |
Παραδείγματα |
exajoule, EJ |
ντεσιμπέλ, dB |
||||||
petasecond, Ψ |
εκατοστό, cm |
||||||
terahertz, THz |
χιλιοστό, mm |
||||||
γιγαβολτ, GV |
μικρογραμμάρια, mcg |
||||||
μεγαβάτ, MW |
νανόμετρο, nm |
||||||
κιλό, κιλά |
10 –12 |
picofarad, pF |
|||||
εκτοπασκάλη, hPa |
10 –15 |
femtometer, fm |
|||||
decatesla, dT |
10 –18 |
attocoulomb, aCl |
Τα πολλαπλάσια και τα υποπολλαπλάσια που εισάγονται με αυτόν τον τρόπο συχνά χαρακτηρίζουν φυσικά αντικείμενα κατά σειρά μεγέθους.
Πολλά φυσικά μεγέθη είναι σταθερά - σταθερές
(από τη λατινική λέξη σταθερές- σταθερό, αμετάβλητο) (Πίνακας 4). Για παράδειγμα, η θερμοκρασία τήξης του πάγου και η θερμοκρασία βρασμού του νερού, η ταχύτητα διάδοσης του φωτός και οι πυκνότητες διαφόρων ουσιών είναι σταθερές υπό αυτές τις συνθήκες. Οι σταθερές μετρώνται προσεκτικά σε επιστημονικά εργαστήριακαι μπήκε στους πίνακες των βιβλίων αναφοράς και των εγκυκλοπαιδειών. Οι πίνακες αναζήτησης χρησιμοποιούνται από επιστήμονες και μηχανικούς.
Πίνακας 4
Θεμελιώδεις Σταθερές
Συνεχής |
Ονομασία |
Εννοια |
Ταχύτητα φωτός στο κενό |
2.998 * 10 8 m/s |
|
Σταθερά του Planck |
6.626 * 10 –34 J*s |
|
Φόρτιση ηλεκτρονίων |
1.602 * 10 –19 C |
|
Ηλεκτρική σταθερά |
8.854 * 10 –12 Cl 2 / (N * m2) |
|
Η σταθερά του Faraday |
9,648 * 10 4 C/mol |
|
Μαγνητική διαπερατότητα κενού |
4 * 10 –7 Wb/(A*m) |
|
Μονάδα ατομικής μάζας |
1.661 * 10 –27 κιλά |
|
Η σταθερά του Boltzmann |
1,38 * 10 –23 J/K |
|
Η σταθερά του Avogadro |
6,02 * 10 23 mol–1 |
|
Μοριακή σταθερά αερίου |
8.314 J/(mol*K) |
|
Βαρυτική σταθερά |
6.672 * 10 –11 N * m2/kg2 |
|
Μάζα ηλεκτρονίων |
9,109 * 10 –31 κιλά |
|
Μάζα πρωτονίων |
1.673 * 10 –27 κιλά |
|
Μάζα νετρονίων |
1.675 * 10 –27 κιλά |
6. ΜΗ ΜΕΤΡΙΚΕΣ ΡΩΣΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ
Φαίνονται στον Πίνακα 5.
Πίνακας 5
Μη μετρικές ρωσικές μονάδες
Ποσότητες |
Μονάδες |
Τιμή σε μονάδες SI, πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια αυτών |
| μίλι (7 versts) | ||
| verst (500 βαθμοί) | ||
| Fathom (3 arshins, 7 λίβρες, 100 στρέμματα) | ||
| ύφανση | ||
| arshin (4 τέταρτα, 16 vershok, 28 ίντσες) | ||
| τέταρτο (4 ίντσες) | ||
| ίντσα | ||
| πόδια (12 ίντσες) | 304,8 mm (ακριβής) |
|
| ίντσα (10 γραμμές) | 25,4 mm (ακριβής) |
|
| γραμμή (10 βαθμοί) | 2,54 mm (ακριβής) |
|
| τελεία | 254 μικρά (ακριβώς) |
|
| τετράγωνη διάταξη | ||
| δέκατο | ||
| τετραγωνική κατανόηση | ||
| κυβική λεπτομέρεια | ||
| κυβικά arshin | ||
| κυβικά vershok | ||
Ικανότητα |
κάδος | |
| τέταρτο (για χύμα στερεά) | ||
| τετραπλό (8 γρανάτες, 1/8 τέταρτο) | ||
| γρανάτες | ||
| Berkovets (10 poods) | ||
| pood (40 λίβρες) | ||
| λίβρα (32 παρτίδες, 96 καρούλια) | ||
| παρτίδα (3 καρούλια) | ||
| καρούλι (96 μετοχές) | ||
| μερίδιο | ||
Δύναμη, βάρος |
Berkovets (163.805 kgf) | |
| pood (16.3805 kgf) | ||
| λίβρες (0,409512 kgf) | ||
| παρτίδα (12.7973 γρ.) | ||
| καρούλι (4,26575 gf) | ||
| μερίδιο (44,4349 mg) |
* Τα ονόματα των ρωσικών μονάδων δύναμης και βάρους συνέπεσαν με τα ονόματα των ρωσικών μονάδων μάζας.
7. ΜΕΤΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΣΟΤΗΤΩΝ
Πρακτικά, κάθε πείραμα, οποιαδήποτε παρατήρηση στη φυσική συνοδεύεται από τη μέτρηση φυσικών μεγεθών. Τα φυσικά μεγέθη μετρώνται με ειδικά όργανα. Πολλές από αυτές τις συσκευές είναι ήδη γνωστές σε εσάς. Για παράδειγμα, ένας χάρακας (Εικ. 7). Μπορείτε να μετρήσετε τις γραμμικές διαστάσεις των σωμάτων: μήκος, ύψος και πλάτος. ρολόι ή χρονόμετρο - ώρα. χρησιμοποιώντας ζυγαριά μοχλού, η μάζα του σώματος προσδιορίζεται συγκρίνοντάς την με τη μάζα του βάρους που λαμβάνεται ως μονάδα μάζας. Ένα ποτήρι σάς επιτρέπει να μετράτε όγκους υγρών ή κοκκωδών σωμάτων (ουσιών).
Συνήθως η συσκευή έχει ζυγαριά με γραμμές. Οι αποστάσεις μεταξύ δύο γραμμών, κοντά στις οποίες γράφονται οι τιμές μιας φυσικής ποσότητας, μπορούν επιπλέον να χωριστούν σε πολλές διαιρέσεις, που δεν υποδεικνύονται με αριθμούς. Οι διαιρέσεις (κενά μεταξύ των πινελιών) και οι αριθμοί είναι η κλίμακα της συσκευής. Στην κλίμακα της συσκευής, κατά κανόνα, υπάρχει μια μονάδα ποσότητας (όνομα) στην οποία εκφράζεται το μετρούμενο φυσικό μέγεθος. Στην περίπτωση που οι αριθμοί δεν στέκονται απέναντι σε κάθε διαδρομή, τίθεται το ερώτημα: πώς να μάθετε την αριθμητική τιμή της μετρούμενης τιμής εάν δεν μπορεί να διαβαστεί στην κλίμακα; Για να το κάνετε αυτό πρέπει να ξέρετε τιμή διαίρεσης κλίμακας – την τιμή της διαίρεσης μικρότερης κλίμακας της συσκευής μέτρησης.
Κατά την επιλογή οργάνων για μετρήσεις, είναι σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη τα όρια μέτρησης. Τις περισσότερες φορές, υπάρχουν συσκευές με μόνο ένα - το ανώτερο όριο μέτρησης. Μερικές φορές υπάρχουν συσκευές δύο ορίων. Για τέτοιες συσκευές, η μηδενική διαίρεση βρίσκεται μέσα στην κλίμακα.
Ας φανταστούμε ότι οδηγούμε σε ένα αυτοκίνητο και η βελόνα του ταχύμετρου σταματά απέναντι από το σημάδι "70". Μπορείτε να είστε σίγουροι ότι η ταχύτητα του αυτοκινήτου είναι ακριβώς 70 km/h; Όχι, γιατί το ταχύμετρο έχει σφάλμα. Μπορείτε, φυσικά, να πείτε ότι η ταχύτητα του αυτοκινήτου είναι περίπου 70 km/h, αλλά αυτό δεν είναι αρκετό. Για παράδειγμα, απόσταση πέδησηςτο αυτοκίνητο εξαρτάται από την ταχύτητα και η «προσέγγισή» του μπορεί να οδηγήσει σε ατύχημα. Επομένως, ο κατασκευαστής καθορίζει το υψηλότερο σφάλμα ταχύμετρουκαι το υποδεικνύει στο διαβατήριο αυτής της συσκευής. Η τιμή σφάλματος του ταχύμετρου σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε μέσα σε ποια όρια βρίσκεται η πραγματική τιμή της ταχύτητας του οχήματος.
Αφήστε το σφάλμα ταχύμετρου που υποδεικνύεται στο διαβατήριο να είναι 5 km/h. Ας βρούμε στο παράδειγμά μας τη διαφορά και το άθροισμα της ένδειξης του ταχύμετρου και το σφάλμα του:
70 km/h – 5 km/h = 65 km/h.
70 km/h + 5 km/h = 75 km/h.
Χωρίς να γνωρίζουμε την πραγματική τιμή ταχύτητας, μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι η ταχύτητα του αυτοκινήτου δεν είναι μικρότερη από 65 km/h και όχι μεγαλύτερη από 75 km/h. Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να γραφτεί χρησιμοποιώντας τα σημάδια " < " (μικρότερο από ή ίσο με) και " > "(μεγαλύτερο ή ίσο με): 65 km/h < ταχύτητα αυτοκινήτου < 75 km/h.
Πρέπει να ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι όταν το ταχύμετρο δείχνει 70 km/h, η πραγματική ταχύτητα μπορεί να αποδειχθεί ότι είναι 75 km/h. Για παράδειγμα, μελέτες έχουν δείξει ότι εάν ένα επιβατικό αυτοκίνητο κινείται κατά μήκος υγρή άσφαλτοσε ταχύτητα 70 km/h, η απόσταση φρεναρίσματος του δεν υπερβαίνει τα 46 m και σε ταχύτητα 75 km/h η απόσταση πέδησης αυξάνεται στα 53 m.
Το συγκεκριμένο παράδειγμα μας επιτρέπει να βγάλουμε το ακόλουθο συμπέρασμα: όλα τα όργανα έχουν ένα σφάλμα ως αποτέλεσμα της μέτρησης, είναι αδύνατο να ληφθεί η πραγματική τιμή της μετρούμενης τιμής. Μπορείτε να υποδείξετε το διάστημα μόνο με τη μορφή ανισότητας στην οποία ανήκει η άγνωστη τιμή ενός φυσικού μεγέθους.
Για να περάσετε τα όρια αυτής της ανισότητας, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε το σφάλμα της συσκευής.
Χ– πρ < Χ< X+Λεωφ.
Σφάλμα μέτρησης ΧΤο σφάλμα της συσκευής δεν είναι ποτέ λιγότερο από περίπου.
Συχνά ο δείκτης του οργάνου δεν συμπίπτει με τη γραμμή κλίμακας. Τότε είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί η απόσταση από το κτύπημα στον δείκτη. Εδώ είναι ένας άλλος λόγος για το σφάλμα που ονομάζεται σφάλμα μέτρησης
. Αυτό το σφάλμα ανάγνωσης, για παράδειγμα, για ένα ταχύμετρο, δεν υπερβαίνει το μισό της τιμής διαίρεσης.
Η έννοια της φυσικής ποσότητας είναι κοινή στη φυσική και τη μετρολογία και χρησιμοποιείται για να περιγράψει υλικά συστήματα αντικειμένων.
Φυσική ποσότητα,όπως προαναφέρθηκε, αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό που είναι κοινό με ποιοτική έννοια για πολλά αντικείμενα, διαδικασίες, φαινόμενα και από ποσοτική έννοια - ατομικό για καθένα από αυτά. Για παράδειγμα, όλα τα σώματα έχουν τη δική τους μάζα και θερμοκρασία, αλλά οι αριθμητικές τιμές αυτών των παραμέτρων για διαφορετικά σώματαείναι διαφορετικά. Το ποσοτικό περιεχόμενο αυτής της ιδιότητας σε ένα αντικείμενο είναι το μέγεθος της φυσικής ποσότητας, αριθμητική εκτίμηση του μεγέθους του κάλεσε την τιμή μιας φυσικής ποσότητας.
Ένα φυσικό μέγεθος που εκφράζει την ίδια ποιότητα με ποιοτική έννοια ονομάζεται ομοιογενής (με το ίδιο όνομα ).
Κύριο έργο των μετρήσεων - λήψη πληροφοριών σχετικά με τις τιμές μιας φυσικής ποσότητας με τη μορφή ορισμένου αριθμού μονάδων που είναι αποδεκτές για αυτό.
Οι τιμές των φυσικών μεγεθών χωρίζονται σε αληθινές και πραγματικές.
Αληθινό νόημα - αυτή είναι μια τιμή που αντικατοπτρίζει ιδανικά τις ποιοτικά και ποσοτικά αντίστοιχες ιδιότητες ενός αντικειμένου.
Πραγματική αξία - αυτή είναι μια τιμή που βρέθηκε πειραματικά και τόσο κοντά στην αληθινή που μπορεί να ληφθεί αντ' αυτού.
Οι φυσικές ποσότητες ταξινομούνται σύμφωνα με ορισμένα χαρακτηριστικά. Διακρίνονται τα εξής: ταξινομήσεις:
1) σε σχέση με τα σήματα πληροφοριών μέτρησης, τα φυσικά μεγέθη είναι: ενεργός - ποσότητες που μπορούν να μετατραπούν σε σήμα πληροφοριών μέτρησης χωρίς τη χρήση βοηθητικών πηγών ενέργειας. παθητικός νέος - ποσότητες που απαιτούν τη χρήση βοηθητικών πηγών ενέργειας, μέσω των οποίων δημιουργείται ένα σήμα πληροφοριών μέτρησης.
2) Με βάση την προσθετικότητα, οι φυσικές ποσότητες χωρίζονται σε: πρόσθετος , ή εκτεταμένο, το οποίο μπορεί να μετρηθεί σε μέρη και επίσης να αναπαραχθεί με ακρίβεια χρησιμοποιώντας ένα μέτρο πολλαπλών τιμών που βασίζεται στην άθροιση των μεγεθών των μεμονωμένων μέτρων. Δεν πρόσθετος, ή εντατικά, τα οποία δεν μετρώνται άμεσα, αλλά μετατρέπονται σε μέτρηση μεγέθους ή μέτρηση με έμμεσες μετρήσεις. (Η προσθετικότητα (lat. additivus - προστέθηκε) είναι μια ιδιότητα των ποσοτήτων, που συνίσταται στο γεγονός ότι η αξία μιας ποσότητας που αντιστοιχεί σε ολόκληρο το αντικείμενο είναι ίση με το άθροισμα των τιμών των ποσοτήτων που αντιστοιχούν στα μέρη του).
Εξέλιξη της ανάπτυξηςσυστήματα φυσικών μονάδων.
Μετρικό σύστημα- το πρώτο σύστημα μονάδων φυσικών μεγεθών
εγκρίθηκε το 1791 από τη Γαλλική Εθνοσυνέλευση. Περιλάμβανε μονάδες μήκους, εμβαδού, όγκου, χωρητικότητας και βάρους , οι οποίες βασίστηκαν σε δύο μονάδες - μέτρο και κιλό . Ήταν διαφορετικό από το σύστημα των μονάδων που χρησιμοποιείται τώρα, και δεν ήταν ακόμη ένα σύστημα μονάδων με τη σύγχρονη έννοια.
Απόλυτο σύστημαμονάδες φυσικών μεγεθών.
Η μέθοδος κατασκευής ενός συστήματος μονάδων ως συνόλου βασικών και παράγωγων μονάδων αναπτύχθηκε και προτάθηκε το 1832 από τον Γερμανό μαθηματικό Κ. Γκάους, αποκαλώντας το απόλυτο σύστημα. Έλαβε ως βάση τρεις ποσότητες ανεξάρτητες μεταξύ τους - μάζα, μήκος, χρόνος .
Για το κύριο μονάδες μέτρησης δέχτηκε αυτές τις ποσότητες χιλιοστόγραμμα, χιλιοστό, δευτερόλεπτο , υποθέτοντας ότι οι υπόλοιπες μονάδες μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας αυτές.
Αργότερα, εμφανίστηκε ένας αριθμός συστημάτων μονάδων φυσικών μεγεθών, που βασίστηκαν στην αρχή που πρότεινε ο Gauss και βασίστηκαν στο μετρικό σύστημα μέτρων, αλλά διαφέρουν σε βασικές μονάδες.
Σύμφωνα με την προτεινόμενη αρχή του Gauss, τα κύρια συστήματα μονάδων φυσικών μεγεθών είναι:
Σύστημα GHS, στις οποίες οι βασικές μονάδες είναι το εκατοστό ως μονάδα μήκους, το γραμμάριο ως μονάδα μάζας και η δεύτερη ως μονάδα χρόνου. εγκαταστάθηκε το 1881.
Σύστημα MKGSS.
5. Η χρήση του κιλού ως μονάδας βάρους, και αργότερα ως μονάδας δύναμης γενικότερα, οδήγησε στα τέλη του 19ου αιώνα. για το σχηματισμό ενός συστήματος μονάδων φυσικών μεγεθών με τρεις βασικές μονάδες: μέτρο - μονάδα μήκους, χιλιόγραμμο - δύναμη - μονάδα δύναμης, δεύτερη - μονάδα χρόνου.Σύστημα MKSA
Οι διεθνείς σχέσεις στον τομέα της επιστήμης και της οικονομίας απαιτούσαν την ενοποίηση των μονάδων μέτρησης, τη δημιουργία ενός ενιαίου συστήματος μονάδων φυσικών μεγεθών, που καλύπτουν διάφορους κλάδους του πεδίου μέτρησης και διατηρούν την αρχή της συνοχής, δηλ. ισότητα του συντελεστή αναλογικότητας προς τη μονάδα στις εξισώσεις σύνδεσης μεταξύ φυσικών μεγεθών.
ΣύστημαΣΙ.
Το 1954, η επιτροπή για την ανάπτυξη μιας ενοποιημένης Διεθνούς σύστημα μονάδων πρότεινε σχέδιο συστήματος μονάδων, το οποίο εγκρίθηκε το 1960
. XI Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα. Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (συντομογραφία SI) παίρνει το όνομά του από τα αρχικά γράμματα της γαλλικής ονομασίας System International.
Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) περιλαμβάνει επτά κύριες (Πίνακας 1), δύο επιπλέον και έναν αριθμό μη συστημικών μονάδων μέτρησης.
|
Πίνακας 1 - Διεθνές σύστημα μονάδων |
Φυσικές ποσότητες που έχουν επίσημα εγκεκριμένο πρότυπο |
Μονάδα μέτρησης Συντομευμένη ονομασία μονάδας |
|
|
φυσική ποσότητα |
|||
|
διεθνής | |||
|
χιλιόγραμμο | |||
|
Ισχύς ηλεκτρικού ρεύματος | |||
|
Θερμοκρασία | |||
|
Μονάδα φωτισμού | |||
Ποσότητα ουσίαςΠηγή: Tyurin N.I.
Εισαγωγή στη μετρολογία. Μ.: Εκδοτικός Οίκος Standards, 1985. Βασικές μονάδεςμετρήσεις
τα φυσικά μεγέθη σύμφωνα με τις αποφάσεις της Γενικής Διάσκεψης για τα Βάρη και τα Μέτρα ορίζονται ως εξής:
μέτρο - το μήκος της διαδρομής που διανύει το φως στο κενό σε 1/299.792.458 του δευτερολέπτου.
ένα κιλό είναι ίσο με τη μάζα του διεθνούς πρωτοτύπου του κιλού.
ένα δεύτερο είναι ίσο με 9.192.631.770 περιόδους ακτινοβολίας που αντιστοιχούν στη μετάβαση μεταξύ δύο υπερλεπτών επιπέδων της βασικής κατάστασης του ατόμου Cs 133.
Ένα αμπέρ είναι ίσο με την ισχύ ενός σταθερού ρεύματος, το οποίο, όταν διέρχεται από δύο παράλληλους ευθύγραμμους αγωγούς άπειρου μήκους και αμελητέα μικρής κυκλικής διατομής, που βρίσκονται σε απόσταση 1 m ο ένας από τον άλλο στο κενό, προκαλεί αλληλεπίδραση δύναμη σε κάθε τμήμα του αγωγού μήκους 1 m.
candela είναι ίση με τη φωτεινή ένταση σε μια δεδομένη κατεύθυνση μιας πηγής που εκπέμπει ιοντοπροστατευτική ακτινοβολία, η ενεργειακή φωτεινή ένταση της οποίας σε αυτή την κατεύθυνση είναι 1/683 W/sr.
ένα Kelvin είναι ίσο με το 1/273,16 της θερμοδυναμικής θερμοκρασίας του τριπλού σημείου του νερού.
ένα mole είναι ίσο με την ποσότητα της ουσίας σε ένα σύστημα που περιέχει τον ίδιο αριθμό δομικών στοιχείων με τα άτομα στο C 12 που ζυγίζουν 0,012 kg 2. Πρόσθετες μονάδες
ακτίνιο (rad) - μια επίπεδη γωνία μεταξύ δύο ακτίνων ενός κύκλου, το τόξο μεταξύ των οποίων είναι ίσο σε μήκος με την ακτίνα.
Σε μοίρες, ένα ακτίνιο είναι ίσο με 57°17"48"3.
steradian (sr) - μια στερεή γωνία της οποίας η κορυφή βρίσκεται στο κέντρο της σφαίρας και η οποία κόβει στην επιφάνεια της σφαίρας μια περιοχή ίση με την περιοχή ενός τετραγώνου με μήκος πλευράς ίσο με την ακτίνα της σφαίρας .
Πρόσθετες μονάδες SI χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν τις μονάδες γωνιακής ταχύτητας, γωνιακής επιτάχυνσης και ορισμένων άλλων μεγεθών. Το ακτίνιο και το στεράδιο χρησιμοποιούνται για θεωρητικές κατασκευές και υπολογισμούς, καθώς οι περισσότερες από τις πρακτικές τιμές των γωνιών σε ακτίνια εκφράζονται ως υπερβατικοί αριθμοί.
Μονάδες εκτός συστήματος:
Το ένα δέκατο του λευκού λαμβάνεται ως λογαριθμική μονάδα - ντεσιμπέλ (dB).
Διόπτρα - φωτεινή ένταση για οπτικά όργανα.
Αέργου ισχύς-var (VA);
Αστρονομική μονάδα (AU) - 149,6 εκατομμύρια χλμ.
Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει μια ακτίνα φωτός σε 1 έτος.
Χωρητικότητα - λίτρο (l);
Έκταση - εκτάριο (ha). Οι λογαριθμικές μονάδες χωρίζονται σεαπόλυτος, που αντιπροσωπεύουν τον δεκαδικό λογάριθμο του λόγου μιας φυσικής ποσότητας προς μια κανονικοποιημένη τιμή, καισχετικός,
που σχηματίζεται ως δεκαδικός λογάριθμος του λόγου δύο οποιωνδήποτε ομοιογενών (ιδίων) μεγεθών.
Οι μονάδες που δεν είναι SI περιλαμβάνουν μοίρες και λεπτά. Οι υπόλοιπες μονάδες είναι παράγωγα. Παράγωγες μονάδεςΣΙ σχηματίζονται χρησιμοποιώντας τις απλούστερες εξισώσεις που συσχετίζουν μεγέθη και στις οποίες οι αριθμητικοί συντελεστές είναι ίσοι με τη μονάδα. Στην περίπτωση αυτή καλείται η παράγωγη μονάδα
συναφής. Διάσταση είναι μια ποιοτική απεικόνιση μετρούμενων μεγεθών. Η τιμή μιας ποσότητας λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της μέτρησης ή του υπολογισμού της σύμφωνα μεβασική εξίσωση απόμετρήσεις: = Q * [ μετρήσεις:]
q - όπου Q Q- ποσοτική αξία? - αριθμητική τιμή της μετρούμενης ποσότητας σε συμβατικές μονάδες. [Q]
η μονάδα που επιλέχθηκε για μέτρηση.
Εάν η καθοριστική εξίσωση περιλαμβάνει έναν αριθμητικό συντελεστή, τότε για να σχηματιστεί μια παράγωγη μονάδα, αυτές οι αριθμητικές τιμές των αρχικών μεγεθών θα πρέπει να αντικατασταθούν στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης έτσι ώστε η αριθμητική τιμή της παραγόμενης μονάδας που προσδιορίζεται να είναι ίση με ένα .
Ως ένας από τους τρόπους σχηματισμού πολλαπλών και υποπολλαπλάσιων, χρησιμοποιείται η δεκαδική πολλαπλότητα μεταξύ μεγάλων και δευτερευόντων μονάδων, που υιοθετείται στο μετρικό σύστημα μέτρων. Στον πίνακα Το 1.2 παρέχει συντελεστές και προθέματα για το σχηματισμό δεκαδικών πολλαπλασίων και υποπολλαπλάσιων και τα ονόματά τους.
Πίνακας 2 - Παράγοντες και προθέματα για το σχηματισμό δεκαδικών πολλαπλασίων και υποπολλαπλάσιων και τα ονόματά τους
|
Παράγοντας |
Πρόθεμα |
Προσδιορισμός προθέματος |
|
|
φυσική ποσότητα |
|||
(Το Exabyte είναι μια μονάδα μέτρησης της ποσότητας πληροφοριών, ίση με 1018 ή 260 byte. 1 EeV (εξαηλεκτρονβολτ) = 1018 ηλεκτρονβολτ = 0,1602 τζάουλ)
Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι όταν σχηματίζετε πολλαπλές και υποπολλαπλές μονάδες εμβαδού και όγκου χρησιμοποιώντας προθέματα, μπορεί να προκύψει διπλή ανάγνωση ανάλογα με το πού προστίθεται το πρόθεμα. Για παράδειγμα, 1 m2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως 1 τετραγωνικό μέτρο και ως 100 τετραγωνικά εκατοστά, κάτι που δεν είναι το ίδιο, γιατί 1 τετραγωνικό μέτρο είναι 10.000 τετραγωνικά εκατοστά.
Σύμφωνα με τους διεθνείς κανόνες, πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια εμβαδού και όγκου πρέπει να σχηματίζονται προσθέτοντας προθέματα στις αρχικές μονάδες. Οι βαθμοί αναφέρονται σε εκείνες τις μονάδες που λαμβάνονται με την προσθήκη προθεμάτων. Για παράδειγμα, 1 km 2 = 1 (km) 2 = (10 3 m) 2 == 10 6 m 2.
Για να εξασφαλιστεί η ομοιομορφία των μετρήσεων, είναι απαραίτητο να υπάρχουν πανομοιότυπες μονάδες στις οποίες βαθμονομούνται όλα τα όργανα μέτρησης της ίδιας φυσικής ποσότητας. Η ενότητα των μετρήσεων επιτυγχάνεται με την αποθήκευση, την ακριβή αναπαραγωγή καθιερωμένων μονάδων φυσικών μεγεθών και τη μεταφορά των μεγεθών τους σε όλα τα όργανα μέτρησης που λειτουργούν χρησιμοποιώντας πρότυπα και όργανα μέτρησης αναφοράς.
Αναφορά - όργανο μέτρησης που διασφαλίζει την αποθήκευση και αναπαραγωγή μιας νομιμοποιημένης μονάδας φυσικής ποσότητας, καθώς και τη μεταφορά του μεγέθους της σε άλλα όργανα μέτρησης.
Η δημιουργία, η αποθήκευση και η χρήση προτύπων, η παρακολούθηση της κατάστασής τους υπόκεινται σε ενιαίους κανόνες που θεσπίζονται από την GOST «GSI. Πρότυπα μονάδων φυσικών μεγεθών. Διαδικασία ανάπτυξης, έγκρισης, εγγραφής, αποθήκευσης και εφαρμογής.»
Με υποταγή τα πρότυπα είναι χωρισμένασε πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια και έχουν την ακόλουθη ταξινόμηση.
Πρωτογενές πρότυπο διασφαλίζει την αποθήκευση, την αναπαραγωγή μονάδων και τη μετάδοση των διαστάσεων με την υψηλότερη ακρίβεια στη χώρα που μπορεί να επιτευχθεί σε αυτόν τον τομέα μέτρησης:
- ειδικά πρωτογενή πρότυπα- προορίζονται για την αναπαραγωγή της μονάδας σε συνθήκες στις οποίες η απευθείας μετάδοση του μεγέθους της μονάδας από το πρωτεύον πρότυπο με την απαιτούμενη ακρίβεια είναι τεχνικά αδύνατη, για παράδειγμα, για χαμηλές και υψηλές τάσεις, φούρνο μικροκυμάτων και HF. Έχουν εγκριθεί ως κρατικά πρότυπα. Λόγω της ιδιαίτερης σημασίας των κρατικών προτύπων και για να τους δοθεί ισχύς νόμου, το GOST εγκρίνεται για κάθε κρατικό πρότυπο. Η Κρατική Επιτροπή Προτύπων δημιουργεί, εγκρίνει, αποθηκεύει και εφαρμόζει κρατικά πρότυπα.
Δευτεροβάθμιο πρότυπο αναπαράγει τη μονάδα σε ειδικές συνθήκεςκαι αντικαθιστά το πρωτεύον πρότυπο υπό αυτές τις συνθήκες. Δημιουργήθηκε και εγκρίθηκε για να εξασφαλίσει τη μικρότερη φθορά στο κρατικό πρότυπο. Δευτερεύοντα πρότυπα με τη σειρά τους χωρίζεται ανάλογα με το σκοπό:
Πρότυπα αντιγραφής - σχεδιασμένα για να μεταφέρουν μεγέθη μονάδων σε πρότυπα εργασίας.
Πρότυπα σύγκρισης - σχεδιασμένα για τον έλεγχο της ασφάλειας του κρατικού προτύπου και την αντικατάστασή του σε περίπτωση ζημιάς ή απώλειας.
Πρότυπα μαρτύρων - χρησιμοποιούνται για σύγκριση προτύπων που, για τον ένα ή τον άλλο λόγο, δεν μπορούν να συγκριθούν άμεσα μεταξύ τους.
Πρότυπα εργασίας - αναπαράγουν μια μονάδα από δευτερεύοντα πρότυπα και χρησιμεύουν για τη μεταφορά του μεγέθους σε ένα πρότυπο χαμηλότερης κατάταξης. Τα δευτερεύοντα πρότυπα δημιουργούνται, εγκρίνονται, αποθηκεύονται και χρησιμοποιούνται από υπουργεία και υπηρεσίες.
Πρότυπο μονάδας - ένα μέσο ή σύνολο οργάνων μέτρησης που παρέχουν αποθήκευση και αναπαραγωγή μιας μονάδας με σκοπό τη μετάδοση του μεγέθους της σε δευτερεύοντα όργανα μέτρησης στο σύστημα επαλήθευσης, κατασκευασμένο σύμφωνα με ειδική προδιαγραφή και επίσημα εγκεκριμένο με τον προβλεπόμενο τρόπο ως πρότυπο.
Η αναπαραγωγή των μονάδων, ανάλογα με τις τεχνικές και οικονομικές απαιτήσεις, πραγματοποιείται από δύο τρόπους:
- συγκεντρωτική- χρήση ενός ενιαίου κρατικού προτύπου για ολόκληρη τη χώρα ή ομάδα χωρών. Όλες οι βασικές μονάδες και τα περισσότερα από τα παράγωγα αναπαράγονται κεντρικά.
- αποκεντρωμένη- ισχύει για παράγωγες μονάδες, το μέγεθος των οποίων δεν μπορεί να μεταφερθεί με άμεση σύγκριση με το πρότυπο και παρέχει την απαραίτητη ακρίβεια.
Το πρότυπο καθιερώνει μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων για τη μεταφορά των διαστάσεων μιας μονάδας μιας φυσικής ποσότητας από το κρατικό πρότυπο σε όλα τα μέσα εργασίας για τη μέτρηση μιας δεδομένης φυσικής ποσότητας χρησιμοποιώντας δευτερεύοντα πρότυπα και υποδειγματικά μέσα μέτρησης διαφόρων κατηγοριών από την υψηλότερη πρώτη στη χαμηλότερη και από τα υποδειγματικά μέσα στα εργατικά.
Η μεταφορά μεγέθους πραγματοποιείται με διάφορες μεθόδους επαλήθευσης, κυρίως με γνωστές μεθόδους μέτρησης. Η σταδιακή μεταφορά ενός μεγέθους συνοδεύεται από απώλεια ακρίβειας, ωστόσο, η πολλαπλή βαθμίδα σάς επιτρέπει να αποθηκεύσετε πρότυπα και να μεταφέρετε το μέγεθος της μονάδας σε όλα τα όργανα μέτρησης που λειτουργούν.
